1. 서 론
안정적이고 지속적인 물의 수요와 공급을 유지하기 위해서는 유역단위의 정량적인 물관리가 필요하다. 인공계 물순환으로 표현할 수 있는 이수 측면에서의 물관리는 하천수를 공급하는 대상과 사용하는 대상의 정보를 확보하는 것에서부터 시작된다. 하천수 공급은 자연적인 강수량을 제외하고는 댐, 저수지, 보 등 인공적인 구조물에 의해 공급량이 조정되는데, 관련 정보는 유관기관에서 시스템상으로 제공하고 있다. 반면에, 하천수 사용과 관련한 정보는 하천수 사용자 개인의 신고에 의존하고 있다. 특히, 농업용수의 경우, ｢하천법 시행령[시행 2020 1. 21.]｣을 기준으로 농업용수 8,000 m3/day 이상의 사용자에 대해 계측시설 설치 및 취·방류수량 자료의 보관 및 제출을 고시하고 있으나, 계측기기의 설치 비용 부담 등의 이유로 정확한 사용량 자료의 보고가 이루어지지 못하고 있다. 2017년말 홍수통제소의 하천수 허가현황은 대상시설 863건 중 510건에 계측기기가 미설치 되었고, 이중 404건이 농업용수 취수시설이었다. 하천수 사용자의 자발적인 보고량은 신뢰도가 낮다고 판단할 수 있고, 정보의 취합과 관리가 어려운 상황이다.
하천수 취수량 계측방법은 직접과 간접으로 구분할 수 있는데, 직접 계측방법으로는 기계식 유량측정기, 자기식 유량측정기, 수위-유량관계식, 수위-유속관계식, 구조물별 이론식 등이 있고, 간접 계측방법으로는 전력량법, 가동시간법, 수요량 추정 등으로 구분할 수 있다(Baek et al., 2019; 2020). 이중 직접 계측방법은 현장에서 실제 현상을 측정할 수 있다는 점에서 정확도와 신뢰도가 높다고 평가되고 있는데, 특히 최근에는 초음파와 전자파 등을 이용한 유량 계측방법이 주로 이용되고 있다. 한국수문조사연보(2019, 환경부)에 의하면 전국 214개 유량측정 지점에서 총 4,696회의 유량측정시 87.0% 이상을 초음파 계측기기를 사용하고 있는 등 직접 계측방법 중 초음파 유속계로 인한 계측은 검증되고 보편화되고 있으나, 전자파 표면유속계와 관련한 연구는 홍수기 고유속시에 단기적으로 적용한 경우가 대부분이고, 저유속시 표면유속이 평균유속을 대변할 수 없다는 평가에 의해 연중 사용하는 경우는 드물다.
초음파 유속계 관련 연구의 경우 미국지질조사국(United States Geological Survey, USGS)에서는 초음파 유속계를 이용하여 대상지점의 유속을 계측하는 방법과 국소 측정영역의 결과로 단면의 평균 유속을 산정하는 지표유속법 등 계측에서부터 자료가공 단계까지 전체 처리과정을 제시하였다(USGS, 2012). Song et al. (2019)은 도플러방식 연직방향 초음파유속계(Vertical-Acoustic Doppler Current Profiler, V-ADCP)를 이용하여 만경강 어우보 농업용수로에서 유량자료를 계측하였고, 수위-유량관계법, 지표유속법을 통해 산정된 유량자료와의 비교를 통해 초음파 유속계로 계측된 자료를 지표유속법 적용시에 정확도 높은 자료를 생산할 수 있다는 점을 연구하였다.
전자파 표면유속계(Microwave Water Surface Current Meter, MWSCM) 관련 연구의 경우 Lee et al. (1997)은 전자파 표면유속계를 이용하여 남한강 여주대교에서 홍수기 유속을, 대청댐 대청교 지점에서 평수기 표면유속을 계측하고 환산계수를 고려하여 유량을 산정하였고, 실제 방류량과의 비교를 통해 실용적인 유속 계측방법이라는 결과를 도출하였다. 이후, 전자파 표면유속계의 홍수기 이외의 연중 활용도를 높이기 위해 성능개선 연구를 수행하였고, 저유속시 유속측정 하한 범위를 0.5 m/s에서 0.03 m/s까지 확장하였다(Kim et al., 2014; Kim et al., 2015). 전자파 표면유속계는 국내 업체에서도 제조되고 있으나, 이동식 측정장비로 생산되어 홍수기에 주로 사용되고 있고, 수위측정 기능이 없다. 현장 고정식 설치를 통해 연속적인 측정을 필요로 하는 본 연구에서는 고정식 사용이 가능하고 유속 및 수위를 연중 상시 측정 할 수 있는 국외 Sommer사의 RQ-30 제품으로 연구를 수행하였다. 초음파 유속계와 전자파 표면유속계의 검증을 위해 국토교통과학기술진흥원에서는 물관리연구사업의 일환인 취방류수량 계측 시스템 구축을 통해 2019년 3월부터 만경강 유역 대상지의 초음파 유속자료와 전자파 표면유속자료를 수집하고 있고, 2020년 12월말까지 운영 계획이다.
농업용수로의 하천수 사용량 파악시 취수시설물의 형태, 규모, 사용목적·용도 및 운영 현황에 따라 계측방법의 선정이 제한적일 수 있다. 농업용수 취수시설물의 형태는 다양하지만, 취수된 용수는 대부분 개수로를 이용하여 수요지로 공급되기 때문에, 개수로에 적용 가능한 시설이어야 한다. 그리고, 규모에 따라 적용 가능한 시설이 제한적일 수 밖에 없는데, 취수량을 계측하기 위해 상시 일정 유량 이상을 취수하고 있는 지점의 선정이 필요하다. 이러한 특성을 감안하여 본 연구에서는 전자파 표면유속계를 이용하여 개수로에서의 하천수 취수량을 계측하였고, 지표유속법을 통해 단면의 평균유속을 대변할 수 있는 환산유속으로 유량을 산정하였다. 그리고 유량자료의 검증을 위해 초음파 유속계로 산정한 유량자료와의 비교 분석을 수행하였고, 정확도와 신뢰도가 있다고 판단할 수 있는 유속 구간을 특정하여 농업용수로서의 하천수 취수량 규모 계측시 전자파 표면유속계의 적용성을 검토하였다.
2. 연구방법
본 연구의 목적은 농업용수로 취수되고 있는 하천수의 정량적인 사용량 계측방안의 마련을 위해 전자파 표면유속계의 계측 적용성을 검토하는 것이다. 연구 순서로, 우선 다양한 유량범위에서의 적용성 검토를 위해 연중 상시 하천수를 취수하는 지점의 선정을 수행하였고, 대상지점에 전자파 표면유속계를 설치하여 2019년 3월 21일부터 자료를 생산하였고, 표면유속을 단면의 평균유속으로 환산하기 위해 지표유속법을 이용해 실측자료와의 관계식을 개발하였다. 전자파 표면유속계를 통해 생산한 유량자료의 유효성을 검토하기 위한 기준유량은, 대상지점에서 2017년 2월부터 2020년 4월까지 18회 이상의 현장측정을 통해 유량 검증을 수행한 초음파 유속계 자료로 설정되었다. 상관성 분석을 통해 기준유량 대비 전자파 표면유속계 자료의 산포도, 오차율 등을 확인하였고, 연구결과를 통해 하천수 취수량 계측을 위한 전자파 표면유속계의 적용이 유효한지에 대한 검토를 수행하였다.
2.1 대상지점 현황
대상지점은 전라북도 완주군 고산면 어우리에 위치한 어우보의 농업용수로이고, 만경강 상류에서 하천수를 취수하여 군산시 옥서면 옥구저수지까지 유하하는 인공도수로가 시작되는 지점으로 Fig. 1과 같다. 만경강 유역은 하천수 사용량의 대부분이 농업용수로 사용되고 있는 지역으로, 어우보 상류 우안에 위치한 취수보를 통해 1,619,000 m3/day의 취수량을 허가하고 있다. 관개기에 하천수 사용이 집중적으로 이루어지고 있지만, 비관개기에도 일정 유량을 취수하고 있어 다양한 취수량 범위에서의 측정이 가능하다. 또한, 직사각단면(2 m × 13 m)의 개수로 형태를 취하고 있는 콘크리트 인공수로라 식생, 단면변화 등의 특이사항이 적어 비교적 정확한 유량 계측이 가능한 지점이다.
2.2 전자파 표면유속계
전자파 표면유속계는 도플러 효과에 의해 표면유속을 측정하게 된다. 도플러 효과란, 파동을 발생시키는 파원과 운동하는 물체 사이에 상대적인 주파수 차이가 발생하는 것을 의미하는데, 주파수는 물체의 속도와 전파의 파장, 그리고 물체 속도방향과 파장 진행방향 사이의 각에 의해 Eq. (1)과 같이 정의된다.
여기서, fd는 도플러 주파수, 는 물체의 속도, 전파의 파장, 는 물체 속도방향과 파장 진행방향의 사잇각이다.
전자파 표면유속계는 수표면의 운동에 의해 반사파를 수신해야 하기 때문에, 최소한의 파고가 있어야 하고, 수표면의 산란이 많고 유속이 빠를수록 측정 결과의 신뢰성이 높아진다. 전자파 표면유속계의 센서는 Fig. 2와 같이 일정한 주파수를 수표면으로 송신하고, 수표면의 운동에 의한 반사파를 수신하며, 송수신된 신호의 주파수를 비교하여 표면유속을 산정한다.
본 연구에서는 홍수기의 단기 유속측정이 아니라, 연속적인 유속측정을 위하여 Fig. 3과 같이 어우보 농업용수로에 위치한 교량 난간에 Sommer 사의 RQ-30 전자파 표면유속계를 설치하였다. RQ-30 기기의 센서는 12° 각도로 전자파를 송신하고, 24 GHz의 주파수 측정이 가능하다. 수표면의 파고는 최소 3 mm 이상에서 측정이 가능하고, 유속 0.01 m/s 또는 1% 내의 오차범위를 가지고 있다.
2.3 지표유속법
초음파 유속계나 전자파 표면유속계는 하도 단면의 전체 유속을 측정하는 것이 아니라, 하천의 국소적인 부분을 연속적으로 측정하기 때문에, 측정자료로 단면의 평균유속을 대변할 수 있는 방법의 적용이 필요하다. 일정단면의 개수로 유량은 Eq. (2)와 같이 단면의 평균유속에 비례한다.
여기서, Q는 개수로의 유량, A는 개수로의 단면, Vm는 단면의 평균유속이다.
개수로의 단면은 수위뿐만 아니라, 여러 환경변수에 따라 변할 수 있지만, 대상지점과 같이 직사각형 콘크리트 단면은 Eq. (3)과 같이 오직 수위에 의해서만 영향을 받는다.
여기서, H는 단면 바닥에서부터 수표면까지의 수심이다.
개수로의 유량이 일정한 상황에서 단면의 평균유속은 Eq. (4)와 같이 지표유속과 수심의 함수로 나타낼 수 있다.
여기서, Vi는 국소적인 부분의 지표유속(Index Velocity)이다.
평균유속과 지표유속간의 인과관계를 선형회귀식으로 표현하면 Eq. (5)와 같다.
여기서, b1과 b2는 회귀계수이다.
지표유속법(Index Velocity Method, IVM)은 계측기기를 통해 측정한 지표유속(Index Velocity)과 해당 하도 단면의 평균유속간의 인과관계를 통해 지표유속을 평균유속으로 산정해주는 방법으로, 초음파 유속계의 발달 및 보급과 더불어 널리 사용되고 있다(Cha et al., 2014). 초음파 유속계나 전자파 표면유속계 등으로 계측한 지표유속과 해당 하도 단면의 실측 평균유속간의 관계식을 개발하여, 시계열로 생산되는 지표유속을 통해 평균유속을 산정할 수 있다. 이를 위해서는 다양한 범위의 수위와 유속 상태에서의 실측을 통한 관계식 수립이 우선되어야 하고, 단면이나 설치위치가 변경될 시에는 관계식이 재수립 되어야 한다는 단점이 있다. 반면에, 연구 대상지점과 같이 수로의 형상 변화 및 식생 등의 영향이 적고 유효한 관계식만 수립된다면, 하천수 취수량의 연속적인 계측이 가능하다. Song et al. (2019)은 다양한 유량산정 방법을 적용하여 실측유량과의 상대오차를 비교한 결과, 수위-유량관계곡선식 15.82%, 유속분포법 3.42%, 지표유속법 2.81%로 지표유속법에 의한 유량산정이 유효하다는 점을 강조하였다.
본 연구에서는 유량측정으로 산정된 단면의 평균유속과 초음파 유속계, 전자파 표면유속계로 계측한 지표유속과의 인과관계를 통해 지표유속식을 개발하였고, 각각의 유속계를 통해 시계열로 관측된 지표유속을 관계식으로 환산하여 연속적인 환산유속을 산정하였다. 우선, 현장측정 성과 확보를 위해 어우보 농업용수로에서 2017년 2월 이후 총 18회의 측정을 수행하였고, 설치 기간에 따라 초음파 유속계(V-ADCP)는 18회 모두 적용가능하고, 전자파 표면유속계(MWSCM)는 19년 3월 21일 이후 설치되어 6회의 성과만 적용하였다. Table 1은 현장측정 성과와 초음파 유속계, 전자파 표면유속계로 생산한 연속적인 지표유속간의 상관관계를 통해 단면을 대표할 수 있는 연속적인 유속자료를 산정하였다.
Table 1.
Calculation of conversion velocity by Index velocity method
2.3.1 초음파 유속계의 지표유속과 측정유속의 관계
어우보 농업용수로에 위치한 초음파 유속계는 2017년 2월 1일부터 계측을 시작하였고, 계측시작 이래로 총 18회의 현장측정을 통해 다양한 유량과 수위별 단면적의 관계를 고려하여 평균유속을 산정한다. 초음파 유속계는 다년간 지속적인 검증을 거쳐 운영 중에 있어, 대상 농업용수로의 기준 유속자료로 설정하였다. 초음파 유속계로 계측한 지표유속과 현장측정시 평균유속과의 관계는 Fig. 4와 같다. 전체자료로 개발한 지표유속식은 추세선이 일부 자료들과 다소 낮은 인과관계를 가질 수 있어, 고유속(지표유속 0.8 m/s 이상)과 저유속(지표유속 0.8 m/s 미만)으로 구분하여 지표유속식을 개발하였으며, 이를 이용하여 전체 계측기간에서의 지표유속을 환산유속으로 산정하였다.
2.3.2 전자파 표면유속계의 지표유속과 측정유속의 관계
전자파 표면유속계는 2019년 3월 21일부터 계측을 시작하였고, 계측시작 이래로 총 6회의 현장측정을 통해 유량과 수위별 단면적의 관계를 고려하여 평균유속을 산정하였다. 초음파 유속계로 계측한 지표유속과 현장측정시 평균유속과의 관계는 Fig. 5와 같으며, 이를 이용하여 전체 계측기간에서의 지표유속을 환산유속으로 산정하였다. 지표유속법을 통해 결정된 회귀식과 결정계수를 Table 2에 정리하였다.
Table 2.
Regression equation and coefficietn of determination by case
3. 결과 분석
3.1 일단위 유량 결과 분석
초음파 유속계와 전자파 표면유속계의 지표유속법으로 산정된 유량자료를 비교하였다. 2019년 3월 21일부터의 10분 단위 유량자료를 생산하였고, 안정화 기간을 제외하고 2019년 5월 1일부터 2020년 7월 19일까지의 유량자료를 대상으로 비교하였다. 대상기간동안 총 2회의 관개기와 1회의 비관개기 자료를 확보할 수 있어, 관·비관개기의 농업용수 특성, 저·고유속 상황에서의 특성을 판단할 수 있다. 기간에 따라 Case를 구분하였는데, Case 1은 전체기간에서의 유량자료 비교, Case 2는 2019년 유량자료 비교, Case 3은 2020년 유량자료 비교, Case 4는 2020년 저유속시 유량자료 비교, Case 5는 2020년 고유속시 유량자료 비교로 Case를 5가지로 구분하여 Table 3과 같이 정리하였다. Case 1은 2019년 5월 1일부터 2020년 7월 19일까지 446쌍, Case 2는 2019년 5월 1일부터 2019년 12월 31일까지 245쌍, Case 3은 2020년 1월 1일부터 2020년 7월 19일까지 201쌍, Case 4는 2020년 1월 1일부터 2020년 4월 23일까지 114쌍, Case 5는 2020년 4월 24일부터 2020년 7월 19일까지 87쌍을 대상으로 분석하였다. Case 2와 Case 3의 비교를 통해, 설치 첫년도인 2019년과 자료 안정화가 이루어진 2020년 자료를 비교분석할 수 있고, Case 4와 Case 5의 비교를 통해 안정화가 된 2020년 계측자료의 저·고유속시 자료를 비교 분석할 수 있다.
Table 3.
Classification by case
하천수 사용 허가량의 기준단위인 일단위 자료로 환산하여 Fig. 6과 같이 나타내었다. 계측한 자료의 유속범위는 저유속시 약 0.3 m/s, 고유속시 약 1.5 m/s이고, 유량범위는 저유속시 약 1.0 m3/s, 고유속시 약 15.0 m3/s이다. 우선, 대상 농업용수로는 연중 일정 유량 이상을 지속적으로 취수하고 있고, 두 계측기로 산정한 유량자료는 2019년에 비해 2020년 이후의 경향이 유사한 것을 확인할 수 있다. 2019년 6월에서 7월에 두가지 계측방법별 편차가 발생하는 것은 태풍과 장마로 인해 전자파 표면유속계의 자료가 오측되었고, 8월 이후 현장점검 및 유지보수를 통해 안정적인 자료를 생산하도록 조치하였다. 2020년 3월, 4월의 자료 편차 부분은 전자파 표면유속계의 지표유속법 적용시 저유속 구간의 실측자료가 2회 뿐이라, 지표유속이 평균유속을 충분히 대변할 수 없는 것으로 나타났다.
지표유속법을 통해 산정한 두 유량자료의 상관관계 확인을 위해 초음파 유속계의 유량자료를 기준유량으로 설정하였고, 기준유량 대비 전자파 표면유속계 유량자료의 결정계수, 절대 오차와 상대 오차, 평균 제곱근 오차 등의 방법으로 상관성 분석을 수행하였다.
3.1.1 상관관계 분석(Correlation analysis)
초음파 유속계와 전자파 표면유속계로 산정한 두 유량자료간의 상관관계를 피어슨의 상관계수(Pearson’s correlation coefficient, R)와 산포도로 Fig. 7과 같이 나타내었다. 상관계수는 두 일단위 유량자료를 Eq. (6)를 이용하여 산정하였다.
여기서, R은 상관계수, Mi는 전자파 표면유속계로 산정한 i번째 유량, 은 전자파 표면유속계로 산정한 유량의 평균, Vi는 초음파 유속계로 산정한 i번째 유량, 는 초음파 유속계로 산정한 유량의 평균이다.
상관계수는 Case 1에서 0.999, Case 2에서 0.999, Case 3에서 0.999, Case 4에서 0.844, Case 5에서 0.999로 결정되었다. Case 1, 2, 3, 5 모두 높은 상관성을 보이고 있으나, 2020년의 저유속시를 대상으로한 Case 4는 적은 횟수의 실측자료를 대상으로 지표유속법을 적용했기 때문에, 비교적 상관성이 낮은 것으로 나타났다.
3.1.2 절대 오차와 상대 오차(Absolute error and relative error)
절대 오차는 기준유량에서 전자파 표면유속계로 산정한 유량 사이에서 발생한 오차의 절댓값을 말한다. 두 계측기기로 산정된 일단위 유량자료를 비교하였고, Case 1은 6.99%, Case 2는 7.00%, Case 3은 6.98%, Case 4는 10.19%, Case 5는 2.78%로 산정되었다. Case 1, 2, 3은 비교적 높은 상관성을 보이고 있고, Case별 큰 편차가 없는 것으로 확인된다. Case 4, 5는 결정계수 결과와 마찬가지로 저유속시 양적인 차이가 크게 발생하고, 고유속시 차이가 적게 발생하는 것으로 나타났다. Case 4의 경우, 결정계수 분석시 두 자료간의 경향성이 많이 낮은 것으로 나타난 것에 비해 양적인 차이는 적은 것으로 나타났다.
전체기간에 대해 두 결과를 비교한 Case 1과 2020년을 대상으로한 Case 3의 상대 오차를 분석하여 Fig. 8와 같이 나타내었다. Case 1과 Case 3의 비교만으로 나머지 Case들이 포함되어 있어 2개의 Case만 도식화하였다. 초음파 유속계로 산정한 유량이 기준유량이고, 전자파 표면유속계로 산정한 유량이 상대적으로 어느정도의 오차를 가지고 있는지를 확인할 수 있는데, 고유속시에는 상대 오차의 범위가 좁고, 1 m3/s 규모의 저유속시에는 상대 오차의 범위가 넓은것으로 나타났다.
3.1.3 평균 제곱근 오차(Root mean square error, RMSE)
평균 제곱근 오차를 통해 기준유량과 산정된 유량과의 상호간 편차를 확인하고, 기준유량으로부터의 이격정도를 확인하여 변동성을 확인하였다. 평균 제곱근 오차로 Case 1은 0.353 m3/s, Case 2는 0.443 m3/s, Case 3은 0.195 m3/s, Case 4는 0.141 m3/s, Case 5는 0.249 m3/s가 산정되었다. 이는 기준유량 대비 Case 1은 6.50%, Case 2는 7.82%, Case 3은 3.78%, Case 4는 11.39%, Case 5는 2.41%의 변동성을 보인다는 것을 의미한다. Case 1, 2, 3은 비교적 경향성이 높은 것으로 확인되고, 특히, 2020년 계측자료는 기준유량 대비 상당부분 일치하는 것으로 확인된다. Case 4는 변동성이 11.39%로 산정되었으나, 평균 제곱근 오차는 0.141 m3/s로 양적인 차이는 적은 것으로 나타났다. Case 5의 결과는 고유속시 전자파 표면유속계의 자료가 보다 정확하다는 것을 나타낸다. 이상의 상관성 분석 결과를 Table 4에 정리하였다.
Table 4.
Correlation analysis by case
3.2 월단위 유량 결과 분석
일별자료를 합산하여 월단위 총량을 Fig. 9와 같이 도식화하였다. 월별 유량자료의 평균 오차율은 4.6%로 산정되었고, 2019년의 평균 오차율은 5.4%, 2020년은 3.7%로 확인되었다. 그리고, 2020년 월별 유량 중 2월, 3월, 4월 등 저유량시에 오차율이 큰 것으로 나타났다.
Case별로 구분하였을 때, 전체적인 총량을 확인할 수 있는 Case 1은 초음파 유속계 211,614,054 m3, 전자파 표면유속계 209,613,508 m3으로, 0.9% 이하의 오차율로 확인되어 전자파 표면유속계로 산정한 유량자료가 기준유량인 초음파 유속계의 유량자료와 매우 근사한 결과를 가지는 것으로 나타났다. Case 2는 2.8%, Case 3은 1.7%, Case 4는 5.2%, Case 5는 1.0%로 산정되었다. 저유속 구간일 경우, 일단위 유량자료의 상관성 분석시에는 경향성이 다소 상이한 결과가 나왔으나, 총량적인 측면에서는 5.2%의 오차율로 비교적 근사한 결과를 산정할 수 있는 것으로 분석되었다.
4. 결 론
본 연구에서는 안정적인 하천수량 관리를 위해 기초되어야 할 하천수 사용량 계측과 관련하여 직접 계측방법 중 전자파 표면유속계의 적용성에 대해 연구하였다. 만경강 유역 어우보에 위치한 농업용수로에 전자파 표면유속계를 설치하여 2019년 3월 21일부터 2020년 7월 19일까지 자료를 계측하였고, 계측된 표면유속으로 지표유속법을 통해 단면의 평균유속 환산 및 유량자료를 산정하였다. 계측된 자료의 범위는 유속 약 0.3 m/s에서 1.5 m/s, 유량 약 1.0 m3/s에서 15.0 m3/s으로 나타났다. 초음파 유속계를 통해 산정된 기준유량 대비 전자파 표면유속계로 산정한 유량의 정확도를 확인하기 위해 Case를 5가지로 구분하여 비교 분석하였다. Case 1은 전체기간의 유량자료 비교, Case 2는 2019년의 유량자료 비교, Case 3은 2020년의 유량자료를 비교하였고, Case 4와 Case 5는 2020년의 유량자료 중 저유속 구간과 고유속 구간으로 구분하여 분석하였다.
Case 1, 2, 3의 상관성 분석을 통해 전자파 표면 유속계로 산정한 유량자료가 상당부분 기준유량에 일치하는 결과가 나타났고, 특히, 안정화 이후 2020년의 자료를 비교한 Case 3에서 R은 0.999, 절대 오차는 6.98%, RMSE 변동성은 3.78% 등 경향 및 양적인 부분에서 매우 높은 상관성을 보이는 것으로 확인되었다. 기준유량에 가장 근사한 결과를 보인 Case 3을 Case 4, 5로 구분하여 저유속과 고유속 구간에서의 유량자료 비교를 수행하였다. Case 4와 같이 전자파 표면유속계를 이용한 저유속시의 유량 산정은 R이 0.844로 상관성이 다소 낮은 것으로 확인되나, 절대 오차와 평균 제곱근 오차의 결과를 통해 양적인 측면에서는 유사한 결과를 얻을 수 있는 것으로 판단된다. Case 5의 R은 0.999, 절대 오차는 97.22%, RMSE 변동성은 2.41%로 고유속시 산정된 유량은 기존의 선행 연구들과 유사하게 높은 정확도를 나타내는 것으로 확인되었다. 특히, 월단위 이상의 총량적인 분석시 Case 3의 경우, 1.7%의 오차율로 산정되어 기준유량에 거의 근사한 결과를 얻을 수 있는 것으로 확인되었다.
본 연구의 결과를 토대로, 개수로를 통해 하천수 약 1 m3/s 이상의 유량을 취수하는 지점의 경우, 전자파 표면유속계로 취수량을 계측하는 방법이 유효하다는 점을 확인할 수 있었다. 특히, 고유속, 고유량시에 높은 정확도를 가질 수 있으나, 약 0.3 m/s의 저유속, 약 1 m3/s 규모의 저유량시에도 전자파 표면유속계를 이용한 계측자료가 일단위의 양적인 측면에서는 일부 유효하다고 판단되고, 월단위 혹은 연단위의 총량적인 부분에서는 실측유량에 매우 근사한 정확도를 가지고 있다고 확인되었다. 또한, 전자파 표면유속계는 비접촉식 장비로 수로 내부에 직접 설치하지 않고, 수로 외부에 설치하여 자료를 확보할 수 있으므로, 홍수나 태풍 등의 상황에서 장비 손실 및 분실의 위험이 적어 유지관리의 측면에서 경제적이라고 판단한다. 추후 저유속시 전자파 표면유속계의 경향성 및 정확도 개선을 위해 저유속시의 유속분포를 통한 평균유속 산정 방법, 풍향·풍속 등을 고려한 평균유속 산정 방법 등 후속 연구가 필요할 것으로 사료된다.
